[发明专利]一种重力梯度场与重力异常场潜器融合定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种重力梯度场与重力异常场潜器融合定位方法及系统，首先确定五个独立重力梯度分量和各独立重力梯度分量对应的轨迹赋值序列；其次确定当前重力梯度场最优匹配位置、确定当前重力异常场最优匹配位置、重力梯度场匹配权重系数和重力异常场匹配权重系数；然后根据当前重力梯度场最优匹配位置、当前重力异常场最优匹配位置、重力梯度场匹配权重系数和重力异常场匹配权重系数确定水下潜器初始定位结果；最后对水下潜器初始定位结果进行校准，获得水下潜器最终定位结果。本发明对水下潜器初始定位结果进行校准，避免了局部重力测量序列由于特征较贫乏导致的匹配误差骤增现象，增强导航估计结果的连续性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及水下潜器定位技术领域，特别是涉及一种重力梯度场与重力异常场潜器融合定位方法及系统。

背景技术

传统重力辅助定位研究中，通常将重力异常场或重力梯度场单独作为基准数据进行匹配定位，存在水下潜器匹配定位误差大、匹配定位连续性差的问题，进而使得重力场的空间绝对分布及变化特性无法被导航系统充分利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种重力梯度场与重力异常场潜器融合定位方法及系统，以提高水下潜器匹配定位的准确性和连续性。

为实现上述目的，本发明提供了一种重力梯度场与重力异常场潜器融合定位方法，所述方法包括：

步骤S1：基于重力梯度张量矩阵确定五个独立重力梯度分量；

步骤S2：根据各独立重力梯度分量对应的重力梯度匹配序列确定各独立重力梯度分量对应的轨迹赋值序列；

步骤S3：根据各独立重力梯度分量对应的轨迹赋值序列和重力梯度匹配序列确定当前重力梯度场最优匹配位置；

步骤S4：基于各条待匹配轨迹对应的重力异常匹配度确定当前重力异常场最优匹配位置；

步骤S5：基于模糊规则确定重力梯度场匹配权重系数和重力异常场匹配权重系数；

步骤S6：根据当前重力梯度场最优匹配位置、当前重力异常场最优匹配位置、重力梯度场匹配权重系数和重力异常场匹配权重系数确定水下潜器初始定位结果；

步骤S7：对水下潜器初始定位结果进行校准，获得水下潜器最终定位结果。

可选地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：以Δt为采样间隔，利用水下潜器测量重力梯度场，将连续N组重力梯度场作为一个重力梯度匹配序列，将N组重力梯度场对应的惯导系统指示位置构成惯导系统指示位置序列；

步骤S22：在重力梯度基准图中，以当前惯导系统指示位置为正方形对角线的中心，2·e_INS为正方形的边长，构成的正方形区域作为待匹配轨迹起始点区域，其中，e_INS为惯导系统指示位置的概略误差；

步骤S23：在待匹配轨迹起始点区域内，以d为网格间距进行网格划分；

步骤S24：将每个网格点作为起始点，构建待匹配起始点序列；

步骤S25：根据待匹配起始点序列，按照所述惯导系统指示位置序列内轨迹点之间的相对位置构建待匹配轨迹序列；

步骤S26：在重力梯度场基准图中，对所述待匹配轨迹序列中所有待匹配轨迹的轨迹点赋予最近网格点的基准数据，获得轨迹赋值序列。

可选地，所述步骤S3具体包括：

步骤S31：根据各独立重力梯度分量对应的轨迹赋值序列和重力梯度匹配序列计算各条待匹配轨迹对应的重力梯度匹配度；

步骤S32：将重力梯度匹配度最小的待匹配航迹对应的起始点作为水下潜器当前重力梯度场最优匹配位置。